基于FPGA的多無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著科技的進(jìn)步和市場需求的提高，近年來多臺無刷直流電機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立控制的方法因此被逐步淘汰。采用單一處理器控制多臺電機(jī)的系統(tǒng)穩(wěn)定性更好、控制精度更高、系統(tǒng)設(shè)計更靈活，設(shè)備成本更低。因此，對單一處理器控制的多無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的研究是十分必要的。
　　本文首先介紹了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況，分析了電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的運(yùn)行原理，并在此基礎(chǔ)上建立了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，從理論上

2、驗證了控制系統(tǒng)的原理。
　　其次，通過分析多種控制器的特點(diǎn)以及多臺電機(jī)同時控制的需求，設(shè)計采用以FPGA為核心處理器以及STM32為輔助處理器的控制系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)單個電機(jī)閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，設(shè)計實(shí)現(xiàn)多臺無刷直流電機(jī)的閉環(huán)控制，再通過偏差耦合控制算法實(shí)現(xiàn)多臺無刷直流電機(jī)的協(xié)調(diào)控制。系統(tǒng)的硬件設(shè)計包括電機(jī)閉環(huán)控制電路設(shè)計、開關(guān)電源設(shè)計、隔離電路和通信電路設(shè)計等；FPGA的軟件設(shè)計采用硬件邏輯語言Verilog實(shí)現(xiàn)多臺電機(jī)的閉環(huán)控制和同步協(xié)

3、調(diào)控制；STM32的軟件設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)C語言實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信。
　　最后，完成了系統(tǒng)硬件電路的PCB版圖設(shè)計和硬件制作，先調(diào)試多無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的各個功能模塊，然后接上無刷直流電機(jī)，檢測控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制性能。經(jīng)實(shí)驗室長時間調(diào)試和測試，所設(shè)計的基于FPGA的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對8臺無刷直流電機(jī)的同步協(xié)調(diào)控制，也可對每1臺無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速分別進(jìn)行控制，每臺電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到10000r/min，轉(zhuǎn)速波動小于1％，控制